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挑戰者號航天飛機

挑戰者號航天飛機,是美國正式使用的繼哥倫比亞號之后的第二架航天飛機,于1983年4月4日進行首次發射。挑戰者號開發初期原本是被作為高擬真結構測試體,但在挑戰者號完成初期測試任務后,被改裝成正式的軌道載具。

1986年1月28日11時38分(美國東部時間),挑戰者號在執行第10次太空發射時,因右側固態火箭推進器上一個O形環失效,導致一連串連鎖反應,在升空后73秒爆炸解體墜毀,機上7名宇航員全部罹難。

中文名稱挑戰者號航天飛機英文名稱STS Challenger
研制國家美國發射場肯尼迪航天中心
首次發射1983年4月4日末次發射1986年1月28日11時38分
發射次數10次失事時間1986年1月28日11時

航天飛機簡介

挑戰者號航天飛機(STS Challenger,STS是太空運輸系統Space Transportation System的縮寫,是美國官方對于航天飛機這種設備的正式稱呼)是美國航空航天局正式使用的第二架航天飛機。開發初期原本是被作為高擬真結構測試體(high-fidelity Structural Test Article,因此初期機身代號為STA-099),但在挑戰者號完成初期測試任務后,被改裝成正式的軌道載具(Orbiter Vehicle,因此代號改為OV-099),并于1983年4月4日正式進行任務首航。然而很不幸,挑戰者號在1986年1月28日11時38分(美國東部時間)進行代號STS-51-L的第10次太空任務時,因為右側固態火箭推進器(Solid Rocket Booster, SRB)上一個O形環失效,導致一連串連鎖反應,在升空后73秒爆炸解體墜毀,機上7名宇航員全部遇難。

命名

美國的航天飛機都是以早期的研究船名作為命名,因此挑戰者號的命名由來也不例外,是承襲自1870年代航行于大西洋與太平洋上的英國海軍研究船挑戰者號(HMS Challenger),除此之外,“挑戰者”這名字,也曾經被拿來命名阿波羅17號飛船的登月模組。

建造歷程

挑戰者號在1972年簽約建造時,主要的功能并非實際擔負往返地球與外太空之間的軌道運具功能,而是美國的航天飛機建造計劃初期,用來測試機身結構安全性的高擬真結構測試體(編號STA-099),由洛克威爾(Rockwell)公司承造,在1978年2月4日送抵洛克希德(Lockheed)42號工廠,開始進行實際的結構測試。之所以需要這種測試,是因為航天飛機本身雖然是一種需要承受極大外力的飛行工具,但它同時也需要盡可能的減輕本身重量,因此幾乎整架機身的每一部分,都負擔了非常大的結構應力。但考量到當年的電腦技術有限,工程師們并沒有把握僅靠軟件模擬就能將航天飛機在受到機械負荷與熱負荷情況下的表現計算到非常精準的程度。為了安全,唯一的解決方法就是用真的航天飛機進行測試分析,這也是挑戰者號被制造出來的初衷。

STA-099在一個由256架油壓千斤頂所組成的43噸重測試儀中,進行了為期11個月的測試與分析,這些千斤頂能在836個不同的部位上施加荷重。在電腦的控制下,能夠逼真的模擬出航天飛機在發射、爬升、繞行軌道、重返大氣層與降落時所受到的各種力量,其中,航天飛機主引擎啟動時的龐大推力是由三具一百萬磅(約450噸)推力的液壓汽缸來模擬。

在洛克威爾公司當初獲得的26億美元合約中,該公司需負責制造一對靜態測試體(也就是主推進器測試體MPTA-098與結構測試體STA-099),以及兩架初期飛行測試載具(也就是OV-101與OV-102)。但在1978年達成的一項決議中,決定不以主要是用來作為迫近與降落測試(Approach and Landing Test,ALT)用途的企業號航天飛機改裝成可以實際使用的的軌道載具,使得真正可以執行任務的軌道載具剩下了哥倫比亞號而已。因此在1979年1月29日時,NASA與洛克威爾補簽了一張合約,將挑戰者號(當時編號STA-099)從測試載具的狀態改裝成真的可以執行太空任務的軌道載具OV-099。

STA-099在1979年11月7日被送回洛克威爾,改裝工程也從那時開始。雖然比較起企業號,要將挑戰者號由測試用途改裝成任務用途的工程規模比較單純,但挑戰者號依然躲不掉整架被拆解開來再重新組裝的命運。這主要是因為,原本的挑戰者號上裝置的是一個模擬用的乘客艙,因此工程師得將整個航天飛機的前半段機身拆開,才有辦法取出模擬艙,放入真正有功能的乘客艙模組。除此之外,挑戰者號的機翼部分也經過相當程度的改良與強化,這些參考數據全來自它先前所進行的那些實機測試。最后,在駕駛艙中加裝上兩具抬頭顯示器(HUD)之后,挑戰者號的改裝工程遂告一段落,整架航天飛機的空重為70,552千克,加上主引擎后重79,500千克,較哥倫比亞號約輕了1311千克。

挑戰者號在太空中

圖:挑戰者號在太空中

在實際服役過程中,挑戰者號與另一架航天飛機發現號曾經在肯尼迪航天中心改裝,以便能夠在籌載艙里面載送半人馬上節火箭(Centaur Upper Stage)。配合這點航天飛機的籌載艙里需裝設額外管線、通風管與可以監控上節火箭運作的飛行平臺,以配合半人馬火箭的低溫(L02/LH2)推進燃料(大部分的慣性上節火箭(IUS)都是使用固態推進燃料)。不過NASA不曾實際進行用航天飛機載運半人馬火箭的任務。而自從挑戰者號爆炸墜毀后,NASA決定中止這種危險嘗試;畢竟,在籌載艙里放了一具裝滿高爆燃料的火箭,風險實在太大。

任務記錄

挑戰者號航天飛機共進行10次太空飛行任務,在太空度過69日,繞行地球987圈。

任務日期 任務代號 任務簡介
1983年4月4日 STS-6 部署數據追蹤中繼衛星(Tracking Data Relay Satellite)TDRS-1號
進行第一個在航天飛機上執行的太空漫步
1983年6月18日 STS-7 部署兩具通訊衛星,薩莉·萊德(Sally K. Ride)成為美國第一位女性的太空人
1983年8月30日 STS-8 部署通訊衛星Insat-1B
第一次進行航天飛機夜間發射與夜間著陸任務
吉昂·布魯佛(Guion S. Bluford)成為第一位進入太空的非裔美國人
1984年2月3日 STS-41-B 部署兩顆通訊衛星,但是任務失敗
第一次進行了不系繩的太空漫步
1984年4月6日 STS-41-C 拯救并修復太陽活動觀測衛星太陽極限任務號
(Solar Maximum Mission,簡寫為SMM或SolarMax)
1984年10月5日 STS-41-G 部署地球輻射分析衛星(Earth Radiation Budget Satellite,ERBS)
第一次有兩位女性參與的太空任務
凱瑟琳·蘇利文(Kathryn D. Sullivan)成為第一位進行太空漫步的美國女性
1985年4月29日 STS-51-B 承載太空實驗室(Spacelab)3號進行任務
王贛駿(Taylor Wang)參與此次太空任務,是第一位登上太空的華人。
1985年7月29日 STS-51-F 承載太空實驗室2號進行任務
1985年10月30日 STS-61-A 承載隸屬德國的太空實驗室D-1號進行任務
1986年1月28日 STS-51-L 原本的任務是以部署TDRS-2號衛星與哈雷彗星觀測裝置為主
在升空后73秒時爆炸墜毀,7名乘員全數罹難

爆炸解體

1986年1月28日11時38分,挑戰者號航天飛機在肯尼迪航天中心發射,在升空73秒時,挑戰者號爆炸解體,機上7名宇航員全部遇難。解體后的殘骸掉落在美國佛羅里達州中部的大西洋沿海處。

挑戰者號航天飛機在發射73少時爆炸解體

圖:挑戰者號航天飛機在發射73少時爆炸解體

挑戰者號航天飛機升空后,因右側固體火箭助推器的O型環密封圈失效,使得原本應該是密封的固體火箭助推器內的高壓高熱氣體泄漏。這批氣體影響了毗鄰的外儲箱,在高溫的燒灼下結構失效,同時也讓右側固體火箭助推器尾部脫落分離。最后,高速飛行中的航天飛機在空氣阻力的作用下于發射后的第73秒解體,機上7名機組人員無一幸免。挑戰者號的殘骸則散落在大海中,在之后被遠程搜救隊打撈了上來。盡管無法確切知悉機組人員的罹難時間,現在已知在航天飛機初步解體時仍有幾個幸存者。但無論如何,沒有完善逃生措施以及事發所處環境仍使得7名機組人員全數罹難。

這次災難性事故導致美國的航天飛機飛行計劃被凍結了長達32個月之久。同時美國總統羅納德·里根下令組織一個特別委員會——羅杰斯委員會,負責此次事故的調查工作。羅杰斯委員會發現由于美國國家航空航天局的組織文化與決策過程中的缺陷與錯誤,成了導致這次事件的關鍵因素。他們發覺自1977年開始,NASA的管理層事前已經知道承包商莫頓·塞奧科公司所設計的固體火箭助推器在O型環處存在著潛在的缺陷,但卻未曾提出過改進意見來妥善解決這一問題。他們也忽視了在當天清晨時,工程師對于低溫下進行發射的危險性發出的警告,且未能充分地將這些技術隱患報告給他們的上級。最后羅杰斯委員會向NASA提出了9項建議,并要求NASA在繼續航天飛機飛行計劃前貫徹這些建議。

值得注意的是,在該事故中遇難的宇航員克麗斯塔·麥考利夫是太空教學計劃的第一名成員。她原本準備在太空中向學生授課,也因此有許多學生也觀看了挑戰者號的發射直播。這次事故的媒體報導的覆蓋面也極為的廣,一項民意調查的研究報告顯示有85%的美國人在事故發生后一個小時內,就已經聽聞這次事件的新聞。同時,挑戰者號災難也成為此后工程安全教育及工程倫理教育中的一個常見案例,并在之后許多安全研究討論中被提起。

遇難宇航員

挑戰者號航天飛機遇難的7名宇航員

圖:挑戰者號航天飛機遇難的7名宇航員

機長弗朗西斯·斯科比(Francis Scobee),曾是美國空軍戰斗機飛行員,后來成為一名高級飛行器的試驗飛行員,一生與危險打交道。他幽默、開朗,成為全機組的核心與靈魂。

駕駛員邁克爾·史密斯(Michael Smith),曾在美國海軍服役,擔任過戰斗機飛行員,多次獲得獎章,其中包括海軍特級飛行十字勛章和國家敢于戰斗銀星十字勛章。

宇航員朱蒂絲·雷斯尼克(Judith Resnik),在余暇時喜歡彈鋼琴,喜歡在音樂中尋找美的享受。朱迪絲喜歡微笑總是迫不及待地想對人民有所貢獻。她的微笑中充滿對事業和生活的信心。

宇航員羅納德·麥克奈爾(Ronald McNair),來自加利福尼亞州的南部,在棉田的勞動中錘煉了他堅毅的性格他夢想著到外層空間站去生活,在失重的太空中做試驗:吹奏薩克斯管。

格里高利·杰維斯(Gregory Jarvis)滿懷希望參加這次宇航旅行,他隨身帶著一面小旗子,這是他的母校巴法洛紐約州大學送給他的紀念品,他愿帶著這面旗幟去開拓空間的探險。

埃里森·奧尼佐卡(鬼冢承二;Ellison Onizuka),生于夏威夷,其祖籍是日本人。他在孩提時代總愛光著腳板在咖啡地和麥卡達美亞墓地跑來跑去。他早就夢想著有一天去月球旅行。成為飛行員后,他雄心勃勃地準備大展宏圖。

科里斯塔·麥考利芙(Christa McAuliffe),出生于美國波士頓,在新罕布什爾州康科德中學任教。她是一位有名的社會學女教師,已婚,并育有一兒一女。按計劃她將在太空通過電視向美國和加拿大250多萬中小學生講授兩節太空課,還將在航天飛機上參加幾項科學表演,錄像后也要向學生播放,成為世界上第一位“太空教師”。

挑戰者號航天飛機
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最新更新:2015-08-07 14:32
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